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Der Motor der antarktischen Artenvielfalt: RUB-Biologe erhält Forschungspreis der Barthelt-Stiftung

02.06.2009
Biodiversität im Südpolarmeer erstmals mit genetischen Fingerprints untersucht
Prämierte RUB-Dissertation: Genmarker identifizieren Artbildungsprozesse

Dass im Südpolarmeer um die Antarktis deutlich mehr Tierarten leben als lange Zeit vermutet wurde, ist noch eine junge Erkenntnis der Forschung.

Warum das so ist, untersuchte der Bochumer Biologe Dr. Florian Leese in seiner Dissertation: Aus dem Genom von Tieren (Asseln) entwickelte Leese hoch informative genetische Marker, so genannte Mikrosatelliten, die Aufschluss geben über Artbildung und -erhaltung in einer vermeintlich lebensfeindlichen Umgebung. Die Ergebnisse der Arbeit belegen erstmals empirisch die Annahme, dass Artenbildung trotz wiederkehrender Vereisung möglich war. Leese identifiziert damit die Prozesse, die den "Motor der antarktischen Biodiversitätspumpe" darstellen. Für seine herausragenden Forschungsergebnisse erhielt Dr. Leese am 29. Mai in Kiel den Forschungspreis 2009 der Annette Barthelt-Stiftung. Der Preis ist mit einem vom Bundesforschungsministerium (BMBF) geförderten Forschungsstipendium in Höhe von 5.100 Euro verbunden.

Mikrosatelliten geben Aufschluss

Ziel der Arbeit von Dr. Leese war, neue Methoden zu etablieren, um aus dem Genom von Tieren der Antarktis Mikrosatelliten für eine detaillierte genetische Analyse zu entwickeln. Diese Mikrosatelliten - zusammen mit bereits etablierten genetischen Markersystemen - erlauben es, die Verwandtschaft von Organismen zu bestimmen und dadurch Rückschlüsse zu ziehen über die Populationsstruktur, den Genfluss sowie über historische Populationsereignisse (zum Beispiel "Flaschenhalseffekt" oder Expansionen). Mit den so gewonnenen Informationen lässt sich verstehen, warum so viele Arten auf dem antarktischen Schelf entstehen und überleben konnten.

Labormethode und Software entwickelt

Florian Leese war auf dem Eisbrecher Nathaniel B. Palmer unterwegs in der Antarktis und nahm unter anderem Proben vor der einsamsten Insel der Welt, Bouvet. Für seine Dissertation entwickelte er eine moderne Laborroutine und eine entsprechende Analyse-Software, mit der die Marker für die bislang genetisch unbekannten Arten der Antarktis isoliert und angewandt werden konnten. Am Beispiel von drei Modellarten aus der Asselfamilie Serolidae testete er die Marker.

Zwei unterschiedliche Prozesse

Die Ergebnisse zeigen zwei unterschiedliche Prozesse: Meerestiere mit stark eingeschränktem Ausbreitungspotenzial, etwa die Riesenassel Ceratoserolis, konnten auch während der massiven, Jahrtausende dauernden Vereisungen in unabhängigen Refugien überleben. Die genetischen Daten, die Leese gewonnen hat, stimmen mit geophysikalischen Daten überein, wonach es tatsächlich eisfreie Flächen auf dem Schelf der Antarktis gegeben haben kann. So konnten Populationen der Assell beiderseits des Weddellmeeres auch ohne genetischen Austausch auf dem Kontinentalschelf existieren. "Die Höhe der genetischen Unterschiede belegt, dass die Populationen bereits weit vor der letzten Eiszeit in unabhängigen Refugien lebten", so Leese. Der zweite identifizierte Prozess beruht auf dem Gegenteil - dem Genfluss. In Aquarien konnte Leese beobachten, dass Vertreter der Art Septemserolis septemcarinata im Gegensatz zu allen anderen Arten auf Schwämme und anderes Substrat klettern und sich dort festhalten. So konnten sie vermutlich mit treibendem Substrat verdriftet werden und dadurch den Genfluss aufrecht erhalten.

Zwei Preisträger 2009

Mit seiner Dissertation beweist Dr. Leese erstmals molekularbiologisch, dass Artbildung auf dem relativ homogenen antarktischen Schelf und in der Subantarktis durch wiederkehrende, großflächige Vereisung unter Isolation möglich war. Seine Arbeit mit dem Titel "The recent evolutionary history of Antarctic and Subantarctic benthic isopods: Development and Analysis of fast evolving molecular markers" schrieb er am Lehrstuhl für Spezielle Zoologie der Ruhr-Universität Bochum (ehem. Prof. Dr. Johann Wolfgang Wägele) und am Alfred-Wegener-Institut in Bremerhaven (Arbeitsgruppe Dr. Christoph Held). Der Preis der Anette Barthelt-Stiftung für herausragende Arbeiten auf dem Gebiet der Meeresforschung wurde in diesem Jahr zum 20. Mal verliehen. Neben Dr. Leese erhielt Dr. Esther Arning vom Deutschen Geoforschungszentrum Potsdam den Preis der Stiftung; beide teilen sich das Forschungsstipendium und erhalten jeweils 2.550 Euro.

Weitere Informationen

Dr. Florian Leese, Lehrstuhl für Evolutionsökologie und Biodiversität, Fakultät für Biologie und Biotechnologie der RUB, Tel. 0234/32-25072, E-Mail: florian.leese@rub.de

Redaktion: Jens Wylkop

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

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